Берт Эхгартнер - Крах гигиены. Как война с микробами уничтожает наш иммунитет

Вирусы – самые недооцененные микроорганизмы. В то время как исследование различных видов бактерий идет полным ходом, наше знание о вирусах больше напоминает черную дыру. Однако только в морях содержание вирусов в десять раз больше, чем клеточных организмов. «Каждый отдельный биологический вид имеет свои, характерные для него вирусы», – объясняет Патрик Фортерр, руководитель отдела микробиологии парижского Института Пастера.

Фортерр принадлежит к меньшинству ученых, которые предпочитают считать вирусы живыми организмами. Он сомневается в достоверности утверждения, что вирусы – это «карманники» биологии, которые воруют у клеток материал, чтобы стать самостоятельными. С точки зрения биологии более вероятен обратный вариант. Свыше 20 % наследственности однозначно имеет вирусное происхождение.

В ходе эволюции тот факт, что паразитирующие микроорганизмы, внедряясь в живые системы, преследуют только свои собственные цели, был бы огромным недостатком. Однако на самом деле такой симбиоз имеет явные преимущества. По крайней мере, те организмы, которые не сумели приспособиться к своим микробам, просто вымерли.

Очевидно, в древнем океане, где протекал процесс эволюции жизни, царил оживленный обмен. Вместо того чтобы изобретать какие-то технологии защиты, древние организмы кооперировались с бактериями или вирусами, которые обладали определенными свойствами. Когда морские одноклеточные начали заглатывать бактерии, освоившие фотосинтез, это стало стартовым сигналом для эволюции мира растений. А способность некоторых бактерий к аккумуляции энергии давала клеткам определенные преимущества. Как показали последние исследования, именно вирусы помогали клеткам в этой интеграции. Из бывших бактерий образовались митохондрии, главной задачей которых было извлечение энергии в процессе клеточного дыхания.

По сей день митохондрии являются на удивление самостоятельными, несмотря на то, что находятся внутри клеток. Они обладают собственной оболочкой, имеют свою наследственность и перемещаются независимо от цикла деления клетки. Когда умирают митохондрии – умирают и клетки. Бактерии, выполняющие определенную работу на клеточном уровне, не могли бы выжить вне организма. В качестве «вознаграждения» за свои заслуги митохондрии получают питание от клеток и являются частью их структуры.

По мнению Фортерра и его исследовательской группы в Институте Пастера, вирусы стояли у истоков жизни . «Конфликт между клеточным организмом и вирусом стал главным двигателем биологической эволюции».

Без участия вирусов не появилось бы человечество.

Вирусы постоянно стимулировали развитие, совершенно не подозревая, к чему это приведет. Но именно это свойство – «подбросить» свою наследственность, как яйцо кукушки, в чужой организм, спровоцировать в этом организме мутации, нарушения размножения и прочие отклонения, – привело путем бесконечных проб и ошибок к развитию «высшей» жизни. При этом не только клетки мутировали под воздействием вирусов, но и сами вирусы постоянно претерпевали изменения своих генов.

Однако с точки зрения эволюции значение имела не только проникающая способность вирусов, но и их структура. Из мира вирусов пришли многие новшества, которые в дальнейшем использовались клетками. Например, именно вирусы смогли так изменить наследственное вещество ДНК, что стало возможным создавать существенно более крупные и длинные биомолекулы.

Известная структура ДНК в виде двойной спирали – это «изобретение» вирусов. И то, что клетки имеют сегодня ядро в качестве «мозга» и переключающего центра, стало возможным благодаря присоединению составных частей вирусов. Такие понятия, как «хорошо» и «плохо», не играли в истории развития жизни ни малейшей роли. Что было пригодным и давало преимущества – использовалось, остальное погибало.

Итак, с точки зрения истории развития жизни мы, люди, – продукты мира микробов.

Наша клетка состоит из прижившихся вирусов и бактерий, наш генотип без их воздействия никогда бы не приблизился к «разумной» жизни. Фортерр подчеркивает: «С эволюционной точки зрения можно с некоторым правом утверждать, что в начальный период движущей силой возникновения жизни были вирусы. Они, в определенном смысле, сыграли роль Бога».

Мы живем в мире микробов. Они чужды нам, потому что мы не можем видеть их невооруженным глазом, но тем не менее мы нюхаем их, пробуем на вкус, принимаем в себя в немыслимом многообразии. Даже в таком крошечном организме, как водяная блоха, живет сотня видов микробов. А в человеке нашли себе прибежище тысячи видов!

Под микроскопом нам открывается завораживающий мир микроорганизмов. В каждом из нас присутствует целый «зоопарк» – пестрая смесь бактерий, вирусов, червей, грибов и клещей. Большинство этих микроорганизмов колонизирует нас с момента нашего рождения, затем к ним все время присоединяются новые или уходят прежние. Когда основные места, где они могут кормиться, заняты, небольшие группы микроорганизмов (по несколько тысяч) прячутся в какие-то ниши и ждут лучших времен. Если ухудшаются обстоятельства у их «соседей» – например, микробов, живущих в кишечнике, после приема курса антибиотиков или вследствие резкого изменения характера питания, то обитатели ниш получают возможность в кратчайший срок увеличить свою популяцию до многих миллионов и распространиться на гораздо большую территорию.

Знание об огромном многообразии нашего микробиома (всей совокупности микроорганизмов, обитающих внутри и снаружи человека) еще очень ново. Каких-то десять лет назад микробы не могли быть достоверно идентифицированы. Вырастить их в искусственной среде, а потом исследовать было сложно, так как основная масса бактерий мгновенно погибает вне привычной среды обитания – или вследствие непереносимости кислорода, или потому, что им требуются определенный уровень рН, определенные «соседи» или особые питательные вещества.

В рамках исследования человеческого генома были разработаны новые технологии. При помощи методики генетического секвенирования (установления последовательности) теперь возможно определить все гены отдельной экосистемы и на основании ее генетической структуры распознавать бактерии.

Генетическое секвенирование показало генное многообразие наших «сожителей», значительно превосходящее наш собственный, человеческий геном. Гены человека и его микробов вместе составляют так называемый метагеном .

В Европе такие исследования проводит научно-исследовательский институт INRA (Национальный институт сельскохозяйственных исследований) в Париже, где группа ученых под руководством микробиолога Душко Эрлиха составила недавно подробную карту «вселенной» кишечника во всем ее необычайном многообразии, обнаружив в том числе много совершенно неизвестных видов бактерий. «В метагеноме мы нашли гены всех живых существ, которые были нами установлены в процессе исследования человеческого тела, – поясняет Эрлих, – и количество этих генов оказалось в 150 раз больше, чем имеется у самого человека».